Уразбахтина Н. Г

У Проектирование электрооборудования летательных аппаратов:

учеб. пособие /Н. Г. Уразбахтина.–Уфа: УГАТУ, 2011.– 118с.

ISBN ISBN

Рассмотрены основные понятия производственного и технологического процесса, технической подготовки производства, а также вопросы технологии изготовления электромашинных преобразователей ЛА.

Предназначено для студентов по направлению подготовки дипломированных специалистов 140600 – "Электромеханика, электроэнергетика и электротехнологии", специальности 140609 «Электрооборудование летательных аппаратов».

Табл. 4. Ил. 58. Библиогр.: 10 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. Гизатуллин Ф.А.

УДК [629. 73.064](07)

ББК [39.52] (Я73)

ISBN 978-5-86911-748-9 © Уфимский государственный

авиационный технический университет, 2011

Содержание

	Введение…………………………………………………….
1.	Основные термины и определения……………..
Концепция структурного моделирования электромеханических систем…………………………..
Контрольные вопросы………………………….............……………
2.	Алгоритмический базис структурного
моделирования электромеханических систем …...
Контрольные вопросы………………………………………………….
3.	Функциональный уровень алгоритмического
базиса структурных моделей …………………………...
Контрольные вопросы………………………………….………….…
4.	Алгоритмические модели динамических систем.
Контрольные вопросы……………………………………….……….
5.	Алгоритмы формирования концептуальных
и вычислительных моделей ЭМС………………………...
Контрольные вопросы……………………………………….………..
6.	Матрично-структурные модели для
имитации динамического поведения ЭМС ………....
Контрольные вопросы……………………………………….…….
7.	Структурные модели элементов и подсистем
электропривода………..………………………………………..
Контрольные вопросы……………………………………………….
	Структурные модели электромеханических
систем с тиристорными управляемыми выпрямителями………………………………………………...
Контрольные вопросы………………………………………………..
10.	Имитационные модели машинно-
вентильных систем……………………………………………
Контрольные вопросы………………………………………………1
Заключение
Список литературы
Приложение

предисловие

Авиационная и ракетно-космическая техника является одним из основных символов прогресса современной цивилизации. Это наиболее капитало - и наукоемкий вид техники, характеризующий уровень развития не только машиностроительных отраслей, но и всей экономики страны.

Современный летательный аппарат представляет собой техническую систему высокой сложности, в которой особое место отводится бортовому оборудованию, позволяющему выполнять полетное задание независимо от погодных условий и времени суток. Бортовое оборудование совершенствовалось одновременно с развитием авиационной и ракетно-космической техники и в настоящее время является сложнейшим комплексом, во многом определяющим тактико-технические и эксплуатационные характеристики ЛА.

В настоящее время фактически все бортовое оборудование ЛА в той или иной степени является потребителем электроэнергии, при этом с развитием авиационно-космической техники повышается количество систем оборудования, потребляющих только электрическую энергию. Наряду с этим неуклонно увеличивается общее энергопотребление, что делает установленную мощность электростанций некоторых самолетов соизмеримой с мощностью подстанций небольших городов. Все это означает, что электрооборудование стало важнейшей системой, отказ которой может привести к непоправимым последствиям.

Основные этапы развития авиационного электрооборудования выглядят следующим образом [1].

С 40-х годов прошлого века – электроэнергия выбрана в качестве основного и единственного вида вспомогательной энергии (самолет Пе-2). Эксплуатация этого, одного из самых массовых бомбардировщиков ВВС РККА сняла все вопросы о надежности электрооборудования и целесообразности его применения.

В связи с появлением дальнего стратегического бомбардировщика Ту-4 проведена полная замена электро-оборудования. Установленная мощность СЭС возросла до 60 кВт.

50-е годы – появление нового поколения авиационной техники с двигателями на реактивной тяге. Для самолетов с газотурбинными двигателями была разработана и внедрена СЭС с использованием стартер - генераторов, в результате чего широкое применение получили смешанные СЭС постоянного (27 В) и переменного (200/115 В, 300 – 900 Гц) тока. Установленная мощность электросистем возросла до 144 кВт по постоянному и 120 кВА по переменному току (Ту-114).

60 – 70-е годы – практически завершен многолетний поиск лучшей конструктивной схемы для без щеточных машин переменного тока 208/120 В стабильной частоты 400 Гц, На крупных самолетах внедрена в качестве основной система электроснабжения переменного тока 200/115 В постоянной частоты 400 Гц. Интенсивное развитие полупроводниковой техники и успехи в области создания новых электротехнических и конструкционных материалов и технологий стали началом нового этапа развития авиационной электротехники. Наиболее значительными «базовыми» решениями, определившими смену поколений систем электрооборудования, стали:

• системы с непосредственным жидкостным охлаждением, в которых в качестве хладагента использовалось синтетическое масло или топливо;

• конструктивная интеграция генератора с приводом постоянной частоты вращения;

• применение новых материалов: для магнитопроводов генераторов – сталей с высоким содержанием кобальта; для обмоток – проводов с полиамидной изоляцией; для корпусных деталей – магниевых сплавов;

• широкое использование статических преобразователей, систем регулирования, защиты и управления на новой элементной базе, переход от раздельных блоков к унифицированным много­
функциональным агрегатам.

80 – 19-е годы – ввод в эксплуатацию нового поколения самолетов гражданского (Ту-204, Ил-96-300) и военного (МиГ-29, Су-27) назначения, в оборудовании которых широко используются средства аналоговой и цифровой вычислительной техники, микроэлектроники, а также электрифицированные исполнительные агрегаты и мощная радиоэлектронная аппаратура. Для тяжелого транспортного самолета Ан-124 создано новое электрооборудование для погрузочно-разгрузочных комплексов, обеспечивающих транспортировку бронетехники и крупногабаритных грузов.

На самолете Ан-70 внедрена новая для отечественной авиации СЭС с непосредственным приводом генераторов, в которой для получения электроэнергии переменного тока стабильной частоты используется статический преобразователь частоты. Ожидается, что подобная структура станет одной из базовых при формировании СЭС перспективных самолетов.

Для самолетов последнего поколения и их модификаций реализуется концепция «интеллектуального» борта, предусматривающего широкомасштабное использование цифровых систем с микроЭВМ и микропроцессорами, мультиплексных каналов информационного обмена на всех уровнях интеграции, электронную индикацию поступающей информации, а также реконфигурацию микропроцессорных вычислительных комплексов при отказах.

Внедрение цифровой вычислительной техники влечет за собой кардинальные изменения принципов управления и функционирования СЭС, предусматривающих полную автоматизацию управления системой электроснабжения, создание без инерционных систем защиты, оптимизацию процессов регулирования параметров качества электроэнергии, обеспечение адаптации структуры СЭС к изменению условий работы и технического состояния, расширение возможностей контроля и диагностики оборудования СЭС.

Введение

Этапы проектирования состоят из отдельных проектных процедур, каждая из которых заканчивается частным проектным решением_. При грамотном проектировании процесс начинается с синтеза алгоритма функционирования системы. В процессе синтеза мы имеем несколько совокупностей исходных данных, условий и ограничений. Процедура синтеза заключается в создании проектного решения по заданным требованиям, свойствам и ограничениям.

В процессе синтеза создается структура схемы. Что касается чисто употребляемого термина параметрический синтез, то это фикция: есть синтез структуры, есть оптимизация параметров – процедуры принципиально различные. Одна (синтез) основана на построении структуры на базе исходных требований, другая (оптимизация) – на определении параметров элементов заданной схемы с использованием методов анализа.

Процедура анализа состоит в определении свойств заданного описания, например расчета частотных или переходных характеристик схем, определения реакции схемы на заданное воздействие и т.д. Анализ позволяет оценить степень соответствия проектного решения заданным требованиям.

Типичной проектной процедурой является оптимизация, которая приводит к оптимальному (по заранее определенному критерию) проектному решению.

Целью проектирования является не только создание аппаратуры, электрооборудования, которые будут обеспечивать заданное функционирование, но и оптимизировать ее по широкому спектру функциональных, конструкторско - технологических, эксплуатационных и экономических показателей.

В этом случае рассматриваются несколько вариантов решения поставленной задачи, подсказанных, как правило, предшествующим опытом, интуицией, а выбирается лучший из них. Такой подход называется эвристическим многовариантным анализом или дискретным выбором варианта построения системы. Однако в связи с все возрастающей сложностью электрооборудования и с повышением требований к нему, необходимые расчеты оказываются все более трудоемкими, а количество вариантов, целесообразных для рассмотрения, катастрофически возрастает,

Часто на этапе проектирования трудно предвидеть некоторые требования, определяемые особенностями эксплуатации изделия. В результате этого создание нового электрооборудования затягивалось раньше на долгие годы. Представляемые к испытаниям опытные образцы часто оказывались не удовлетворяющими заданным требованиям, а доводка аппаратуры происходила в процессе испытаний, что делало такое проектирование дороже во много раз.

Такое противоречие и вызвало интенсивное развитие новой технологии проектирования электрооборудования, базирующейся на системном подходе и совершенствовании процессов проектирования с применением математических методов и средств вычислительной техники. Замена макетирования и натурного моделирования математическим моделированием с использованием эффективных методов многовариантного проектирования и оптимизации повысила качество управления проектированием.

В настоящее время тенденции к автоматизации всего процесса проектирования электрооборудования привели к появлению систем автоматического проектирования (САПР) решающих задачи функционального моделирования, моделирования работы отдельных схем и т.д. Эти САПР позволяют моделировать работу аппаратуры и обладают средствами анализа процессов, происходящих в модели. К числу таких САПР, например, относится система System View фирмы Elanix, MatLab – Simulink, LabView и другие.

Трансформация макетирования и натурного моделирования в математическое моделирование с возможностью представления объекта его экспериментальными ха­рактеристиками привело к появлению на рабочих местах проектировщиков специали­зированных САПР виртуальных инструментов. Эти САПР обладают средствами для создания виртуальных устройств различного назначения: осциллографов, анализаторов спектра, а также средствами обработки данных, полученных как в режиме реального времени от физического объекта, так и в виде файлов данных, LabView является именно такой САПР.

Виртуальный инструмент можно использовать при анализе и верификации модели созданной САПР функционального проектирования. Поэтому комбинирование САПР функционального моделирования и САПР виртуальных инструментов позволя­ет не только создать модель, но и детально исследовать ее поведение.

Дата добавления: 2014-12-10